气凝胶的起源及其在国内外的进展

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    上个世纪，计算机和网络改变了人类社会的生存方式，如同19世纪的工业革命一样，伴随着网络浪潮，极大地推动了人类社会的工作效率，推动了经济进步，也诞生了一大批伟大的公司和富豪，如微软和盖茨等，而投资相应公司的人，也都获益匪浅。到了21世纪，整个世界经济发展的引擎将会诞生在以下三个领域：新材料（以纳米材料为主），新能源，生物科技。
　　在这里，汇总了一种新型材料（气凝胶）的相关资讯，以为后续可能的投资做前期的调研准备。
　　气凝胶的起源：气凝胶是美国美国加州太平洋大学的一个化学家，叫做Sterven．S．Kistler，在1931年，和别人打赌时，无意中发明的一种物质，俗称“冷冻烟雾”，将硅胶中的水提取出来，然后用诸如二氧化碳之类的气体取代水的方法制成的。但早期的气凝胶非常易碎和昂贵，所以主要在实验室里使用，直到60年代才重新引起人们的兴趣。到了70年代末、80年代，经过法国科学家Feichner以及美国劳伦兹伯克利国家实验室的Arlon Hunt等人不懈的努力，才获得了极大的发展，在90年代成为全球的研究热点。
　　气凝胶的特性：气凝胶是一种结构可控的纳米多孔轻质材料，它具有纳米结构（孔洞1～100nm，骨架颗粒为1～20nm）、表面积（最高可达800～1000m 2／g）、高孔洞率（可高达80％～99．8％）等特点。气凝胶独特的结构特性使得其在热学、电学、声学、光学等方面具有奇异的性能。气凝胶具有极低的固态热传导，以及气态热传导。它在常温常压下热导率仅为0．013W／（M·K），是所有固态材料中隔热性能最好的一种。1999年，美国宇航局给其“星尘”(Stardust)号探测器装备了一种塞满气凝胶的棒球手套，用于捕捉彗星尾部的尘埃，该探测器已经将捕获到的尘埃样本返回地球（注：参与“星尘计划”的一位人员中，有一位华裔的副首席科学家，叫做邹哲，曾经于2006-7-19日，来北京做相关的报告，并捐赠了一些气凝胶的样品给中科院，当时由中科院空间科学与应用研究中心徐荣栏教授当时主持的捐赠仪式。空间中心正好是我读研究生时的研究机构，正在通过所里面的老师联系徐老师，找机会，亲自体验气凝胶卓越的性能）。
　　气凝胶在国外的进展：目前，美国、日本、欧洲诸多国家以及美国的Nanopore公司、Aerojet公司以及德国的BASF公司、Hoechst公司也正在开展气凝胶的商业应用研究。
　　2002年，美国宇航局创立的阿斯彭气凝胶(Aspen Aerogel)公司生产了一种更坚固、更柔韧的气凝胶。现在它正用来为人类首次登陆火星时所穿的太空服研制一种保温隔热衬里，派宇航员登陆火星预定于2018年进行。该公司的一位资深科学家马克·克拉耶夫斯基认为，一层18毫米的气凝胶将足以保护宇航员抵御零下130度的低温。他说：“它是我们所见过的最棒的绝热材料。”
　　（注：前天，一位新加坡的朋友，得知在寻找气凝胶，便与我联系，告知他以前工作过的一个上海的公司，正在做Aspen气凝胶的在大陆的代理。http://www.aerogel.com/是该公司的商业网站，并且，已经有了初步的应用，比如墨西哥海底输油管的保暖，就是采用这个公司提供的气凝胶。我问询了价格，他的回答是大概在1000美金左右/立方米。那个朋友说，还曾经亲眼看到该公司携带气凝胶到大陆的演示，隔热效果非常好。已经让那位新加坡的朋友帮忙申请样品。）
　　气凝胶在国内的进展：我国同济大学波耳固体物理研究所于90年代初在国内率先开展了气凝胶的研究工作，经过近8年的努力，已在S iO 2气凝胶、T iO 2气凝胶、有机气凝胶、碳气凝胶、多组分气凝胶、超低密度气凝胶以及多种掺杂气凝胶的制备、结构控制、性能测试及其应用方面积累了较为丰富的经验。此外，中科院物理与化学所、清华大学、山西煤化所、南京大学、中国科学技术大学、国防科技大学、武汉大学、大连理工大学等也于近期开展了气凝胶方面的研究工作。
　　国内将气凝胶商业化的，目前所能找到的，只有一家，浙江绍兴的纳诺高科。该公司成立于2004年4月，由浙江中联建设集团有限公司全额投资组建，企业注册资金2580万元，占地300余亩。据绍兴日报2006年４月２２日报道　投资２亿元的世界最大二氧化硅气凝胶生产线——年产３吨的二氧化硅气凝胶项目中试生产线，日前在绍兴市纳诺高科有限公司投入运行。
　　国内外现有的二氧化硅气凝胶生产均采用价格昂贵的有机硅作原料，影响了二氧化硅气凝胶的规模化生产。２００３年４月，清华大学研发成功新型二氧化硅气凝胶生产技术，并获得国家发明专利。该生产技术采用稻壳灰作原料，成本低、污染小。２００４年１月，“纳诺高科”与清华大学合作，投资５亿元开发二氧化硅气凝胶项目，项目分两期进行，首期投资２亿元。该项目已被列入浙江省发展循环经济百项重点工程、浙江省高新技术产业发展项目和科技部国内科技合作与成果引进转化项目，得到了国家创新基金的重点扶持，是绍兴市人民政府与清华大学进行高新技术产、学、研紧密合作的示范项目。
　　（注：致电该公司，问询气凝胶的生产情况及其价格，得到的答复如下：价格是70万/吨，大约是50-60立方米的体积，2005年只生产出2吨，问及客户，称军工是第一位，民用领域尚待开拓，出口量小，是和英国的一个公司合作的。问其扩大产量的计划，答复是明年年初开始建设200吨生产线。还可以通过传真来索要样品。）
　　结合上面的若干数据及纳诺高科的情况，我们可以看出一些状况：（1）国内的生产工艺还极为简陋（美国生产的气凝胶每升的重量只有3克，就是说，每立方米只有3公斤，每50-60立方米的重量也只有150公斤，与1000公斤还是相差比较大）；（2）工艺是控制材料质量的唯一途径。国内开展纳米材料之所以比较困难，就是工艺达不到要求；（3）纳诺高科，注册资金2580万元，占地300余亩，而2005年只生产2吨气凝胶，由这些数据可以看出，浙江中联建设集团有通过纳诺高科圈地之嫌。即便是气凝胶没有给该公司带来任何收益，其通过优惠政策所占下的土地，升值带来的效益也可以弥补其损失。
　　小结：气凝胶作为比较有前途的一种材料，前景和钱景是毋庸置疑的，但目前来看，还未有比较好的投资渠道。从风险投资的角度，是可以考虑选择纳诺高科这样的进行相应的投资，但从普通投资者的角度，还没有比较合适的机会，或许Aspen上市之后，可以选择。